Прорыв в области аэрогелевого кремнезема Гидрофобный аэрогель HB-132 демонстрирует превосходные характеристики в качестве противообрастающего и противовоспламеняющего покрытия 

Антикоррозионные покрытия с защитой от перенапряжения представляют собой полимерные материалы, широко используемые для защиты внешней изоляции в электрическом оборудовании. В первую очередь они предназначены для предотвращения перенапряжения на поверхности, вызванного загрязнением, влагой и другими факторами, и обеспечивают безопасную и стабильную работу электросетей. Такие покрытия должны обладать превосходными электроизоляционными, атмосферостойкими и механическими свойствами, а также подходящей плотностью, чтобы обеспечить долговременную эффективную защиту в сложных условиях эксплуатации.
В составе противозагрязняющих покрытий, предотвращающих возгорание, выбор наполнителей значительно влияет на характеристики конечного продукта. В качестве распространенного наноармирующего наполнителя широко используется пирогенный диоксид кремния, который благодаря своей высокой удельной поверхности, отличной диспергируемости, а также армирующим и упрочняющим свойствам позволяет улучшить механические характеристики покрытия и регулировать его плотность. Технический персонал компании Hubei Huifu Nanomaterials Co., Ltd. провел сравнительный анализ модифицированного гидрофобного пирогенного кремнезема HB-132 по сравнению с пустыми образцами и конкурентами на рынке. Исследование было сосредоточено на оценке его преимуществ и ограничений в противообрастающих покрытиях, в частности, на изучении плотности, прочности на разрыв, относительного удлинения при разрыве и прочности на сдвиг при растяжении.

Анализ плотности

Плотность оказывает определенное влияние как на характеристики нанесения покрытий, так и на качество конечного покрытия. Более низкая плотность снижает риск стекания на вертикальных и наклонных поверхностях, тем самым улучшая характеристики нанесения. Следовательно, плотность образцов покрытия не должна превышать 1,28 г/см³.
Плотность пустого образца 1,208 г/см³ соответствует этому требованию, однако его механические свойства не являются оптимальными. Это показывает, что простое снижение плотности без использования подходящих армирующих материалов нежелательно. Плотность продукта конкурента, равная 1,266 г/см³, приближается к верхнему пределу, что создает риск стекания или требует чрезмерного объема покрытия на единицу площади. Плотность HB-132, равная 1,228 г/см³, занимает умеренно низкое положение, обеспечивая благоприятную адаптируемость нанесения и создавая разумную основу для улучшенных механических свойств.

Прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве

Прочность на разрыв отражает сопротивление материала разрушению под воздействием внешней силы, а относительное удлинение при разрыве указывает на его гибкость и сопротивление деформации. В совокупности эти свойства определяют долговечность покрытия при воздействии таких факторов окружающей среды, как колебания температуры/влажности, механические вибрации и коррозия. Таким образом, образцы покрытия должны иметь прочность на разрыв ≥ 3 МПа.
Прочность на разрыв пустого образца составила всего 1,06 МПа, что значительно ниже требуемого значения 3 МПа и не соответствует практическим требованиям. Прочность на разрыв образца конкурента, равная 3,15 МПа, едва достигает порогового значения, что представляет собой едва приемлемую производительность; HB-132 достигает 3,21 МПа, превосходя конкурента, что указывает на более плотную внутреннюю структуру и значительный укрепляющий эффект пирогенного кремнезема.
Что касается относительного удлинения при разрыве, все три образца значительно превышают требование 200%, демонстрируя отличную прочность в базовой системе смолы. HB-132 достигает 432%, превосходя как конкурента, так и пустой образец, демонстрируя превосходную адаптивность к деформации и большее преимущество в условиях циклических перепадов высоких и низких температур.

Прочность на сдвиг при растяжении

Прочность на сдвиг при растяжении является важным показателем для оценки прочности сцепления между покрытием и подложкой, непосредственно влияющим на адгезию покрытия и долговечность. Поэтому образцы покрытия должны демонстрировать прочность на сдвиг при растяжении ≥3 МПа.
Данные показывают, что прочность на растяжение пустого образца составила всего 0,93 МПа, что значительно ниже стандартов; продукт конкурента достиг 3,14 МПа, едва соответствуя требованиям; HB-132 достиг 3,19 МПа, превосходя конкурента и демонстрируя превосходные межфазные свойства сцепления. Это преимущество обусловлено эффектом межфазного упрочнения, обеспечиваемым пирогенным кремнеземом.
Анализируя приведенные выше данные, технические специалисты Huifu Nano пришли к выводу, что HB-132 превосходит другие продукты по нескольким ключевым показателям эффективности противообрастающих флэш-покрытий:
1. Умеренная плотность, обеспечивающая баланс между эффективностью нанесения и прочностью материала;
2. Превосходная прочность на растяжение и сдвиг по сравнению с продуктами конкурентов, демонстрирующая улучшенные механические свойства и адгезию;
3. Высокое удлинение при разрыве, обеспечивающее отличную гибкость и сопротивление растрескиванию;
4. Сбалансированные комплексные характеристики, полностью соответствующие или превосходящие технические требования отрасли.
Эти преимущества обусловлены точными пропорциями состава, сложными технологиями обработки и тщательной дисперсией при нанесении и разработке пирогенного кремнезема HB-132. Формирование трехмерной сетевой структуры с помощью пирогенного кремнезема эффективно улучшает свойства матричной смолы, оптимизирует распределение наполнителя и снижает общую плотность, тем самым достигая баланса между прочностью и вязкостью.
На фоне растущих требований к внешней изоляционной защите энергетического оборудования оптимизация характеристик противозагрязняющих покрытий стала приоритетной задачей для отрасли. Используя усилительный эффект пирогенного кремнезема, HB-132 демонстрирует значительные преимущества по плотности, механическим свойствам и адгезии. Он не только соответствует стандартным требованиям, но и обеспечивает повышенную надежность и срок службы.
В перспективе, по мере развития технологии наноматериалов и расширения сферы их применения, функциональные наполнители, такие как пирогенный диоксид кремния, будут играть все более важную роль в антизагрязняющих покрытиях, предотвращающих пробои. Это будет способствовать повышению эффективности, многофункциональности и экологической устойчивости покрытий, обеспечивая более надежную защиту внешней изоляции энергетического оборудования. Такие достижения будут способствовать прогрессу энергетической отрасли в направлении повышения безопасности, стабильности и эффективности, укрепляя тем самым защиту энергоснабжения и стабильной работы общества.